無人機飛行與控制

第1章 緒 論

1.1 無人機的定義、分類、特點及應用

1.1.1 無人機的定義

1.1.2 無人機的分類、特點

1.1.3 無人機的應用

1.2 無人機系統(tǒng)的基本構成及相應作用

1.2.1 無人機

1.2.2 控制站

1.2.3 通信鏈路

1.2.4 任務載荷

1.2.5 導航系統(tǒng)

1.2.6 發(fā)射與回收單元

1.3 無人機發(fā)展史簡述

1.4 無人機的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

第一部分 固定翼無人機系統(tǒng)

第2章 固定翼無人機飛行原理

2.1 固定翼無人機基本結構組成及其作用

2.1.1 機翼、機身、氣動舵面、尾翼

2.1.2 自動駕駛儀

2.1.3 傳感器

2.1.4 執(zhí)行機構

2.1.5 通信系統(tǒng)

2.1.6 動力系統(tǒng)

2.1.7 實用載荷

2.1.8 地面設施

2.2 常規(guī)布局固定翼無人機的基本飛行和操縱原理

2.2.1 常規(guī)布局固定翼無人機的基本飛行原理

2.2.2 常規(guī)布局固定翼無人機的操縱原理

2.3 非常規(guī)布局固定翼無人機簡介

小 結

思考題

第3章 固定翼無人機的基本空氣動力學

3.1 升力和阻力

3.1.1 機翼的幾何形狀和幾何參數(shù)

3.1.2 機翼的升力

3.1.3 阻 力

3.2 升阻特性

3.3 氣動布局的形式及氣動特性

3.3.1 正常式布局

3.3.2 鴨式布局

3.3.3 無尾布局

3.3.4 三翼面布局

小 結

思考題

第4章 固定翼無人機飛行性能

4.1 平飛、上升、下滑性能

4.1.1 定常平飛時的運動方程

4.1.2 最大平飛速度Vmax

4.1.3 最小平飛速度Vmin

4.1.4 平飛速度范圍

4.1.5 定常直線上升運動方程

4.1.6 定常直線上升運動性能

4.1.7 定常下滑運動性能

4.2 續(xù)航性能

4.2.1 航程和續(xù)航時間的基本關系式

4.2.2 等高等速巡航時的航程和續(xù)航時間

4.2.3 飛機的最佳續(xù)航性能

4.2.4 最大活動半徑

4.2.5 風對續(xù)航性能的影響

4.3 起降性能

4.3.1 起飛性能

4.3.2 著陸性能

4.3.3 單發(fā)停車故障的對策

4.3.4 改善起落性能的措施

4.3.5 風切變下的起落過程

4.4 機動性能

4.4.1 鉛垂平面內的機動性能

4.4.2 水平平面內的機動性能

小 結

思考題

第5章 固定翼無人機的基礎建模和控制

5.1 常用的坐標軸系及其轉換

5.1.1 常用的坐標軸系

5.1.2 坐標系轉換矩陣

5.1.3 常用坐標系之間的關系

5.2 飛行器質心動力學及運動學方程

5.3 飛行控制基本原理

5.3.1 飛行指令獲取

5.3.2 飛行參數(shù)的實時感知

5.3.3 飛行器的控制方式

5.3.4 飛行控制方法

5.4 姿態(tài)控制系統(tǒng)的分析與設計

5.4.1 姿態(tài)控制特征及其性能指標

5.4.2 姿態(tài)控制的方案選擇

5.4.3 穩(wěn)定控制回路設計

5.4.4 數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)設計

小 結

思考題

第6章 無人機控制執(zhí)行機構

6.1 動力系統(tǒng)

6.1.1 燃油發(fā)動機

6.1.2 電池、電機和電調

6.2 伺服舵機系統(tǒng)

6.2.1 電動舵機

6.2.2 液壓舵機

6.2.3 電動液壓復合舵機

6.3 剎車系統(tǒng)

6.3.1 剎車系統(tǒng)的工作原理

6.3.2 剎車系統(tǒng)的分類和組成

6.4 傘降系統(tǒng)

6.4.1 無人機傘降系統(tǒng)簡介

6.4.2 切傘裝置

6.4.3 無人機傘降系統(tǒng)的發(fā)展方向

小 結

思考題

第二部分 多旋翼無人機系統(tǒng)

第7章 旋翼無人機飛行原理

7.1 旋翼無人機的基本結構組成

7.1.1 機械結構

7.1.2 自動駕駛儀

7.1.3 通信系統(tǒng)

7.1.4 機動化組件

7.1.5 實用載荷

7.1.6 地面設施

7.1.7 保護措施與安全設備

7.2 直升機飛行力學及飛行原理

7.2.1 直升機旋翼的作用

7.2.2 直升機的典型飛行狀態(tài)分析

7.2.3 直升機的操縱

7.3 四旋翼無人機飛行力學及飛行原理

7.4 其他構型多旋翼無人機簡介

7.4.1 四旋翼無人機

7.4.2 六旋翼無人機

7.4.3 八旋翼無人機

7.4.4 同軸多引擎無人機

7.4.5 H 形無人機

小 結

思考題

第8章 無人直升機的基礎建模與控制

8.1 無人直升機的基礎建模

8.1.1 單旋翼直升機的建模

8.1.2 共軸旋翼直升機的建模

8.2 無人直升機的控制和穩(wěn)定性

8.2.1 單旋翼直升機的控制和穩(wěn)定性

8.2.2 共軸旋翼直升機的控制和穩(wěn)定性

8.3 無人直升機的控制系統(tǒng)設計

8.3.1 最優(yōu)控制

8.3.2 最優(yōu)預先控制

小 結

思考題

第9章 多旋翼無人機的基礎建模與控制

9.1 多旋翼無人機的基礎建模

9.1.1 剛體動力學模型

9.1.2 氣動力和扭矩

9.2 多旋翼無人機的控制系統(tǒng)設計

9.3 多旋翼無人機的穩(wěn)定性分析

小 結

思考題

第10章 旋翼飛行器的制導與導航系統(tǒng)

10.1 引 言

10.2 旋翼飛行器的嵌入式制導系統(tǒng)

10.2.1 任務定義和路徑規(guī)劃

10.2.2 飛行模式管理

10.2.3 安全程序和飛行終止系統(tǒng)

10.2.4 參考軌跡的實時生成

10.3 旋翼飛行器的傳統(tǒng)導航系統(tǒng)

10.3.1 姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)

10.3.2 坐標和速度估算

10.3.3 運用壓力傳感器和慣性導航系統(tǒng)的高度估算

10.4 視覺導航系統(tǒng)在小型旋翼無人機中的應用

10.4.1 導航中的視覺處理

10.4.2 實時視覺導航算法

小 結

思考題

第11章 小型四旋翼無人機系統(tǒng)的搭建實例

11.1 安全常識

11.2 四旋翼系統(tǒng)工具及零部件準備

11.2.1 需要的工具及相關使用方法

11.2.2 四旋翼無人機的組件

11.3 四旋翼系統(tǒng)結構裝配

11.3.1 動力系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)預調試

11.3.2 機體組裝

11.4 整機調試及飛行

11.4.1 飛行準備

11.4.2 試 飛

小 結

思考題

第三部分 新構型無人機系統(tǒng)簡介

第12章 旋翼固定翼復合無人機

12.1 旋翼固定翼復合無人機應用需求及性能特點

12.2 國內外研究概況和發(fā)展趨勢

12.2.1 推力定向類旋翼固定翼復合無人機

12.2.2 推力換向類旋翼固定翼復合無人機

12.3 兩類常見的旋翼固定翼復合飛行器及其控制

12.3.1 復合式高速直升機

12.3.2 傾轉旋翼式飛行器

小 結

思考題

參考文獻